垂直排列法组装胶体晶体的最新进展

光子晶体是一种具有光子带隙的新型功能材料.利用胶体粒子自组装三维光子晶体由于其制备过程比较经济、简单,从而为很多人所关注.目前报道的方法已有多种.其中垂直排列法的简便易行使得其受到了广泛的研究,但另一方面这种方法本身的缺点也限制了它的使用范围.针对这种情况,很多研究机构提出了他们的改进方法.本文简要概述了在这一方面的最新进展,并且在本实验室已能够制备任意单分散、均一尺寸二氧化硅粒子的基础上,采用恒温快速蒸发自组装法得到了高质量的胶体晶体排列.     

改性聚苯乙烯微球的制备及其胶体晶体的组装

采用甲基丙烯酸改性的无皂乳液聚合方法制备了尺寸为210 nm、含羧基的聚苯乙烯(PS)微球，用红外光谱、透射电子显微镜和粒度分析仪对其形状和结构进行分析，结果表明，经甲基丙烯酸改性后得到了表面为高密度电荷的单分散性PS微球.用垂直沉积法快速制备出在较大范围(大于1 cm2)呈现很好有序性的密排结构聚苯乙烯胶体晶体薄膜，其在590 nm波长处存在光子带隙.在电子显微镜下，观察到这种胶体晶体是面心立方(fcc)密排结构.     

基于二氧化硅胶体晶体薄膜和反射干涉光谱的蛋白冠监测方法

生物分子与纳米材料作用形成的"蛋白冠"影响纳米材料的物理和化学性质,目前缺少有效的原位实时技术监测蛋白冠的形成过程.本研究基于二氧化硅胶体晶体薄膜和反射干涉光谱法,研究了三种代表性血液蛋白质在二氧化硅纳米粒子表面的蛋白冠形成过程,结果表明这三种蛋白具有不同的蛋白冠形成过程及参数;研究了人血清白蛋白在三种表面曲率的二氧化...     

胶体晶体

简要综述胶体晶体的研究进展情况,主要介绍胶体粒子的简单自组装、模板引导下的自组装和二元胶体晶体组装等几类主要的胶体晶体制备技术,并概述胶体晶体在光子晶体、传感器、光子纸张、三维有序大孔材料、二维纳米结构阵列等方面的应用。     

胶体晶体模板法制备三维有序大孔复合氧化物*

胶体晶体模板法是制备三维有序大孔（3DOM）复合氧化物材料的有效方法。制备过程一般包括3个步骤：首先,将单分散微球堆积成三维有序排列的胶体晶体;其次,将液态前驱体填充到胶体晶体的间隙,并在原位转化为固体骨架;最后,将微球去除,在原来微球间的空隙位置得到固体骨架,原来微球占据的位置则成为相互连接的孔穴。其中,胶体晶体模板的组装、前驱体的填充以及模板的去除都是制备3DOM复合氧化物的关键影响因素。本文针对这几个控制因素对胶体晶体模板法制备3DOM复合氧化物的影响进行了概述,并对孔结构的表征以及材料在催化和电极材料等方面的应用作了简单介绍。     

基于温敏水凝胶的可调胶体晶体制备

基于单分散胶体粒子悬浊液在温敏水凝胶表面可以形成湿润型胶体晶体的现象, 利用温敏水凝胶对水的控释作用制备了温度敏感的可调制胶体晶体. 在室温下利用提拉法在温敏水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)表面制备湿润型胶体晶体膜. 由于胶体粒子的有序排列, 胶体晶体显示出一个尖锐的反射峰. 当温度上升到34 ℃以上时, 由于PNIPAAm水凝胶中的水被释放, 导致胶体晶体中粒子浓度降低, 粒子间距增加; 反射峰发生红移. 这些特性可以通过温度变化进行调制.     

单分散聚苯乙烯乳胶有序膜在二氧化硅多孔材料制备中的模板作用

自然界中许多物质经千万年发展进化,具有特殊结构,决定了它们具有奇异特性.人们对此过程非常关注,试图了解其结构性能关系,从而实现人工合成,仿生学应此而产生.比如天然蛋白石能呈现出鲜艳颜色,其原因在于单分散二氧化硅微球与具有选择性吸收光的某些金属氧化物微粒形成了有序的超晶格结构[1].为了模拟此过程,人们以单分散二氧化硅或聚苯乙烯微粒形成的胶体晶作为模板,实现蛋白石的人工合成[2].可以说,模板合成技术是制备有序材料的有效手段.本文以单分散聚苯乙烯乳胶室温形成的有序膜为模板,采用快速溶胶凝胶方法,制备了聚苯乙烯/二氧化硅…     

P(HEMA-co-AM)胶体晶体膜的制备及其性能

将聚苯乙烯胶体晶体嵌入丙烯酰胺(AM)与甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)的交联共聚膜中,制备了共聚物P(AM-co-HEMA)胶体晶体膜.研究了单体配比及交联剂N,N'-亚甲基双(丙烯酰胺)(MBA)对胶体晶体膜的光子带隙峰位置、拉伸强度和断裂伸长率的影响.结果表明:当n(HEMA)/n(AM)≤2.33时,光子带隙峰较明...     

聚苯乙烯光子晶体的制备及其在传感中的应用

以基于毛细作用的垂直沉积法将单分散的二氧化硅胶体微球自组装成光子晶体．在二氧化硅光子晶体的多孔结构里填充聚苯乙烯甲苯溶液,经甲苯挥发,通过氢氟酸处理去除二氧化硅模板,制备出精美的聚苯乙烯光子晶体．研究表明：保留了模板有序多孔结构的聚苯乙烯能被用来作为敏感膜,这使得其在基于折射率变化的传感应用中具有潜在的价值．     

三维有序二氧化锰大孔材料的模板技术合成及表征

Using close-packed colloidal crystals-silica as the template,a novel 3D well-ordered and long-ranged periodic macroporous material MnO2 has been prepared by colloidal crystals template methods. The prepared product has been characterized by means of X-ray diffraction（XRD）and scanning electron micrography（SEM）. The X-ray diffraction displays that the phase of MnO2 is tetragonal,and the scanning electron micrography shows that MnO2 replicates the structure of the started template and exhibits 3D long-range ordered honeycomb framework. The process of preparing the 3D order macroporous MnO2 was discussed. The effect of the infiltration times to the final morphology of MnO2 was studied and an abnormity existed in the shrinkage of the final outcome.     

胶粒晶体模板法制备三维有序大孔材料

使用胶粒模板法制备三维有序大孔材料（three-dimensional ordered macroporous material,3DOM）是一个快速发展的领域。本文综述了3DOM的合成技术,包括各种填充模板的方法、模板的去除方法以及它们在光子晶体、催化材料、生物传感器以及医学等方面的应用前景。     

聚苯乙烯胶态晶体的合成

近年来 ,胶态晶体引起物理学家和化学家的共同关注 [1] .占据晶格点的纳米或微米级微粒自组装行为 [2 ] 在光学显微镜和扫描电子显微镜下可被清晰地观察到 ,因此能作为研究晶体相变的模型 [3 ] ,并有助于人们加深对晶体中点缺陷、晶界及位错等现象的了解 .胶态晶体所具有的周期性结构更使其在光学研究领域具有特殊意义 .与半导体中电子的能带结构类似 [4 ] ,胶态晶体中传播的光波色散曲线为不连续的带状结构 ,被称为“光子晶体”(photonic crystal) .在禁带区 (photonic band gap) ,光被禁止传播 ,而光散射加强 ,可将其应用于光电开关及光催…     

Preparation of Stable Colloidal Crystals and Macroporous Materials Using Diazoresin as a Thermosetting Agent

Summary: Two kinds of stable colloidal crystals have been prepared from polymeric or SiO₂ colloids in the presence of diazoresin (DR) as a thermosetting agent combining thermal treatment. Following the decomposition of  Nequation/tex2gif-stack-1.gif groups of DR under heating, the ionic bonds between the DR molecules and colloids change to covalent bonds and the colloidal crystals become very stable toward ultrasonic washing. The colloids were then removed by tetrahydrofuran (THF) in the case of organics or by hydrofluoric acid (HF) for the inorganics to leave the macroporous DR materials.

Reactions between the DR molecules and the colloids during thermal treatment.     

胶体晶体研究进展

重点阐述了有关胶体晶体的制备方法、以胶体晶体为模板制备的大孔材料，以及利用胶体晶体的三维有序结构、结构颜色等特性制备光子晶体、传感器等研究的进展。     

胶晶模板法制备3DOM尖晶石型LiMn2O4及表征

通过乳液聚合获得粒径为280 nm左右的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球, 从其母液中离心沉降制得胶晶模板. 将LiNO3, Mn(Ac)2·4H2O和柠檬酸按摩尔比1∶2∶2配成前驱物的醇水混合溶液, 填充于PMMA胶晶模板间隙中, 经干燥和焙烧氧化成孔制得了三维有序大孔(3DOM)锂锰氧化物. 实验结果表明, 当n(Li)/n(Mn)=0.6, 前驱液浓度在0.6~1.0 mol/L之间和升温速率为2 ℃/min时, 分别在300与600 ℃下两段恒温焙烧2~3 h有利于目标产物的形成. SEM测试结果表明, PMMA胶晶模板和3DOM锂锰氧化物均为面心立方紧密堆积, 排列规则有序, 大孔直径在200~240 nm之间, 孔壁厚度在30~45 nm之间. 产物经XRD晶相测定和EDTA, KMnO4滴定分析确证为正尖晶石型LiMn2O4.     

颗粒模板法制备大孔Al2O3材料

采用颗粒模板法制备了大孔氧化铝(Al2O3)材料. 扫描电子显微镜(SEM)结果显示, 大孔Al2O3结构中的大孔呈“囊泡状”且孔道的贯通性较差. Zeta电位测量表明, 共沉积条件下聚苯乙烯(PS)和Al2O3两种胶体颗粒带有相反的电荷, 在静电引力作用下先发生了吸附, 再沉积在一起. 吸附在PS微球表面的Al2O3纳米颗粒形成的吸附层是导致大孔呈“囊泡状”和孔道不贯通的主要原因. 采用聚二烯丙基二甲基氯化铵(PD)溶液对PS胶体微球带电性质进行了改性, PS微球的Zeta电位由−44.36 mV变成了+37.41 mV, 进而消除了沉积过程中二元颗粒间的吸附现象. 扫描电子显微镜显示, 大孔样品中“囊泡状”大孔消失, 同时孔道贯通性得到改善.     

Preparation and formation mechanism of three-dimensionally ordered macroporous (3DOM) MgO, MgSO4, CaCO3, and SrCO3, and photonic stop band properties of 3DOM CaCO3

Three-dimensionally ordered macroporous (3DOM) magnesium (Mg) oxide (MgO), MgSO₄, calcium (Ca) carbonate (CaCO₃), and strontium (Sr) carbonate (SrCO₃) were prepared using a colloidal crystal of polymer spheres as a template. Ethanol or ethanol-water solution of metal salts (acetate or nitrate) and citric acid was infiltrated into the void of the colloidal crystal template of a monodispersed poly(methyl methacrylate) (PMMA) sphere. Heating of this PMMA-metal salt-citric acid composite produced the desired well-ordered 3DOM materials with a high pore fraction, which was confirmed by powder X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and ultraviolet-visible (UV-vis) diffuse reflectance spectra. The presence of citric acid is crucial for production of the 3DOM structures. Reaction of citric acid with metal salt produces metal citrate solid in the void of PMMA spheres, which is necessary to maintain the 3DOM structure during the calcination process. 3DOM CaCO₃ shows opalescent colors because of it's photonic stop band properties.     

胶体晶体中的两种排列方式及堆积模式

由单分散的有机或无机粒子制备三维有序的胶体晶体越来越受到人们的关注 [1～ 3 ] ,单分散颗粒如何排布和堆积是形成三维有序胶体晶体的关键 .自然界中的蛋白石 (Opal)是由单分散 Si O2 粒子的三维有序堆积中渗入水溶性的硅酸盐固化而成的 .仿照自然界的模式由单分散的有机或无机粒子制备三维有序的胶体晶体是对当今科学技术的一个挑战 [4 ] .以胶体晶体为模板制备有机、无机、金属和陶瓷等的多孔材料在催化、吸附以及光子晶体等方面具有重要的应用前景 [5～ 9] .本文研究了以单分散的聚苯乙烯 -甲基丙烯酸甲酯 -丙烯酸 [P(St- MMA- AA)…     

微流控芯片中细胞动态胞吞二氧化硅纳米颗粒的研究

研究了用微流控芯片在体外模拟人体血液流动状态下细胞胞吞二氧化硅纳米粒子的方法和特性. 通过调节储液池的液面差, 使细胞从微通道入口流入并在通道内沉积贴壁生长. 将含有贴壁细胞的微流控芯片放入37 ℃/体积分数5%CO₂的培养箱中, 使细胞培养液连续流过贴壁细胞. 培养24 h后, 在流动的培养液中加入作为荧光标记物的500 nm 粒径的掺杂有异硫氰酸荧光素(FITC)的二氧化硅微球(MSN), 继续培养6 h后, 用荧光显微镜测定细胞胞吞二氧化硅纳米粒子后的荧光强度, 考察了不同流速下细胞对二氧化硅微球摄入量的影响. 结果表明, 在动态条件下, 细胞对二氧化硅微球的吞噬量明显下降, 当流速从0.022 mm/s 增加至0.74 mm/s时, 吞噬量从静态测得值的74.7%下降至7.1%.